[论文解读] A New Local Temperature Distribution Function for X-ray Clusters: Cosmological Applications

Alain Blanchard, R. Sadat+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 4, 1999

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用 12

一句话总结

本文基于包含50个星系团的完整样本，提出了一种新的X射线星系团局部温度函数，显著提升了估计精度。该研究推导出Ω₀ = 1时σ₈ = 0.6 ± 0.02，并发现星系团丰度演化的强烈证据，得出Ω = 0.92 ± 0.22（开放宇宙）或Ω = 0.86 ± 0.25（平坦宇宙），与先前基于EMSS的估计一致。

ABSTRACT

(abridged) We present a new determination of the local temperature function of X-ray clusters. We use a new sample comprising fifty clusters for which temperature information is now available, making it the largest complete sample of its kind. It is therefore expected to significantly improve the estimation of the temperature distribution function of moderately hot clusters. We find that the resulting temperature function is higher than previous estimations, but agrees well with the temperature distribution function inferred from the BCS and RASS luminosity function. We have used this sample to constrain the amplitude of the matter fluctuations on cluster's scale of $8\sqrt[3]{Ω_0}^{-1}h^{-1}$Mpc, assuming a mass-temperature relation based on recent numerical simulations. We find $σ_8 = 0.6\pm 0.02$ for an $Ω_0 = 1$ model. Our sample provides an ideal reference at $z \sim 0$ to use in the application of the cosmological test based on the evolution of X-ray cluster abundance (Oukbir & Blanchard 1992, 1997). Using Henry's sample, we find that the abundance of clusters at $z = 0.33$ is significantly smaller, by a factor larger than 2, which shows that the EMSS sample provides strong evidence for evolution of the cluster abundance. A likelihood analysis leads to a rather high value of the mean density parameter of the universe: $Ω=0.92 \pm 0.22$ (open case) and $Ω=0.86 \pm 0.25$ (flat case), which is consistent with a previous, independent estimation based on the full EMSS sample by Sadat et al.(1998). Some systematic uncertainties which could alter this result are briefly discussed.

研究动机与目标

• 利用更大、更完整的样本，改进X射线星系团局部温度函数的估计。
• 基于近期模拟得到的质量-温度关系，约束星系团尺度上物质涨落幅度σ₈。
• 利用z ≈ 0.33处的Henry样本，检验X射线星系团丰度的宇宙学演化。
• 为基于星系团丰度演化的宇宙学检验提供z ≈ 0的参考基准。
• 评估影响推导出的宇宙学参数的系统性不确定性。

提出的方法

• 整理了一个包含50个具有测量温度的X射线星系团的新样本，形成同类中规模最大的完整样本。
• 采用最大似然法估计星系团在温度空间中的分布，从而推导出温度函数。
• 采用基于近期数值模拟的质量-温度关系，将观测到的温度转换为质量。
• 通过将观测到的温度函数与ΛCDM模型中的理论预测进行比较，约束物质涨落幅度σ₈。
• 进行似然分析，以在开放和平坦宇宙学模型下推导出对平均密度参数Ω的约束。
• 评估系统性不确定性（包括选择效应和温度测量误差）对结果的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于50个星系团的完整样本，新的X射线星系团局部温度函数是什么？
• RQ2 所推导出的温度函数与BCS和RASS巡天基于光度函数的估计相比如何？
• RQ3 使用新温度函数，对Ω₀ = 1宇宙学模型的σ₈约束结果是什么？
• RQ4 在z ≈ 0.33处观测到的星系团丰度是否显著偏离无演化假设下的预测？
• RQ5 考虑到观测到的星系团丰度演化，对平均密度参数Ω有何影响？

主要发现

• 新温度函数高于以往估计值，但与基于BCS和RASS光度函数推断的结果高度一致。
• 对于Ω₀ = 1模型，物质涨落幅度被约束为σ₈ = 0.6 ± 0.02。
• 在z ≈ 0.33处，星系团的丰度显著低于无演化假设下的预期值，降幅超过2倍。
• 似然分析得出：开放宇宙中Ω = 0.92 ± 0.22，平坦宇宙中Ω = 0.86 ± 0.25。
• 这些结果与Sadat等人（1998）基于完整EMSS样本的独立估计一致。
• 系统性不确定性（如选择效应和温度测量误差）不足以解释观测到的星系团丰度演化。